Экспериментальные исследования процесса осадки

Если средний цилиндрический образец составить из двух полуцилиндров, на одном из которых на внутренней поверхности нанести координатную сетку (рис. 27а), то после деформации последняя примет вид, показанный на рис. 27б. В приконтактных слоях, а также в слоях, прилегающих к боковой поверхности, деформация минимальна. Наибольшей деформации подвергаются участки металла, расположенные в виде креста по диагоналям сечения. На рис. 27б заштрихована зона наибольшей интенсивности пластических деформаций. Особенно велика интенсивность деформации в центральных слоях. «Ковочный крест» ожнонаблюдать при ковке крупных поковок с большими деформациями.

Рис. 27. Характер деформации средних (б)

и высоких (в) образцов:

а) координатная сетка до деформации,

б) изменение координатной сетки и зоны развитой деформации (заштрихованы) после осадки средних образцов,

в) зоны развитой деформации после осадки высоких образцов

На высоком образце искажение координатной сетки показывает, что пластическая деформация незначительна на самой контактной поверхности и в центральных слоях. Интенсивная деформация сосредоточивается в узкой зоне, расположенной на некотором удалении от приконтактных участков, как показано на рис. 27 в.

Неравномерность деформации при осадке и явление бочкообразования нежелательно со многих позиций. Она ведет к неравномерной структуре металла, и следовательно к неравномерному распределению свойств металла по объему. В зонах затрудненной деформации могут сохраниться участки с непроработанной литой структурой, имеющей пониженные механические свойства. Бочкообразность также вынуждает назначать более высокие припуски на заготовку.

Бочкообразование, а точнее, неравномерность деформации при осадке, приводит к разной пластичности металла по объему. Непосредственно под бойком находятся участки, находящиеся в условиях трехстороннего сжатия, поэтому появление трещин здесь маловероятно. Боковая поверхность среднего цилиндрического образца находится в состоянии растяжения в тангенциальном направлении. Здесь пластичность металла понижена, и возможны трещины. Именно в этих местах появляются первые трещины при осадке металла (рис. 28). Таким образом, испытание металла на осадку не является испытанием в условиях сжимающих нагрузок, как было задумано. Таковым оно становится только в условиях равномерного деформирования.

Рис. 28. Трещины на поверхности осаживаемых образцов из малопластичных сплавов.

Оценка пластичности металла по той степени деформации, при которой появляется первая трещина на боковой поверхности осаживаемого среднего образца, широко используется как технологическая проба. Она дает некоторую количественную оценку пластичности металла во многих реальных технологических процессах. Но при сравнительно большой пластичности металла трещины не появляется даже при больших обжатиях. В этих случаях увеличивают долю растягивающих напряжений, применяя для осадки крешеры, то есть цилиндрические образцы, имеющие на боковой поверхности продольные надрезы (рис. 29, вид сбоку и сверху ).

Рис. 29. Крешеры (цилиндрические

образцы с боковыми надрезами)

для оценки пластичности металла.

Крешеры разрушаются по надрезам как концентраторам напряжений при меньших обжатиях, чем гладкие образцы.

В реальных технологических процессах осадки заготовок трещины появляются раньше всего на боковой поверхности. Чтобы повысить пластичность металла в этой области предлагается много различных приемов. Прежде всего, описанные выше способы снижения неравномерности деформации – буртики, выточки, заполненные смазкой, соответствующая форма бойков. Для труднодеформируемых сплавов широко распространено осаживание в обойме. Обойма – наружное кольцо вокруг образца – создает дополнительные сжимающие напряжения по боковой поверхности образца. При горячей деформации обойма полезна также потому, что предотвращает основной металл от окисления при нагреве и деформации, способствует сохранению постоянной температуры металла.

При ковке крупных цилиндрических заготовок по схеме, представленной на рис. 24, наряду с центральными трещинами, очень опасны трещины, возникающие на боковой поверхности. Фасонные бойки, описанные выше (рис 26), создают дополнительные сжимающие напряжения и снижают растягивающие напряженияне не только в центральных слоях, но и на боковой поверхности, повышая пластичность металла.

Лекция 8

Дата добавления: 2014-01-07